JP3022549B1 - 微動位置決め機構，微動位置決めステージ装置及び作業用アーム装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 位置決め精度の向上を課題とする。 【解決手段】 所定方向の運動を行い位置決めされる可
動部材２と、少なくとも二以上のプーリ５１ａ，５１
ｂ，５１ｃと、これらのプーリ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ
に張設され，可動部材２に運動を行う駆動力を伝達する
動力伝達ベルト５２と、各プーリ５１ａ，５１ｂ，５１
ｃの内，互いに隣接する二つのプーリ５１ｂ，５１ｃに
同時に外接する直線に沿って動力伝達ベルト５２に搬送
動作を付勢する搬送付勢手段５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微動位置決め機
構，微動位置決めステージ装置及び作業用アーム装置に
係り、特に、細密移動に好適な微動位置決め機構，微動
位置決めステージ装置及び作業用アーム装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】微動位置決めステージ装置は、従来から
高精度の計測、加工等に使用されるものであり、計測等
を行う対象物を固定した微動ステージを、所定の方向に
ミクロン単位で移動させ、かかる対象物の高精度の位置
決めを行う。このような微動位置決めステージ装置に
は、直動式，回転式，傾動式等のように、対象物の運動
方向に応じて、多種多様なものが存在する。

【０００３】図１１は、従来の直動式の微動位置決めス
テージ装置１０００を正面方向から見た断面図を示して
いる。この微動位置決めステージ装置１０００は、位置
決めを行う対象物を保持する微動ステージ１０１０と、
この微動ステージ１０１０を支持する基台１０２０と、
この基台１０２０と微動ステージ１０１０との間に装備
され，基台１０２０に対する微動ステージ１０１０の一
定方向の運動を自在に案内するガイド機構１０３０と、
微動ステージ１０１０の一定方向の運動の移動を付勢す
る微動位置決め機構１０４０とを備えている。

【０００４】微動ステージ１０１０は、上部に平滑面を
備え、位置決めを行う対象物がこの平滑面上に載置され
固定される。この微動ステージ１０１０は、ガイド機構
である直動式のガイドレール１０３０を介して基台１０
２０に装備されている。このガイドレール１０３０は、
基台１０２０を水平面上に置いた場合に当該水平面に対
して垂直方向を向くよう当該基台１０２０に装備されて
いる。従って、微動ステージ１０１０は、基台１０２０
を水平面上に設置した場合に、垂直方向に沿った昇降動
作が自在となっている。

【０００５】微動位置決め機構１０４０は、ステッピン
グモータ１０４１と、このステッピングモータ１０４１
の駆動軸にカップリング１０４６を介して連結されたウ
ォームが形成された主動軸１０４２と、この主動軸１０
４２のウォームと係合する従動ギヤ（ウォームホィー
ル）１０４３と、この従動ギヤ１０４３と同心且つ連動
するピニオンギヤ１０４４と、このピニオンギヤ１０４
４に係合するラック部材１０４５とを有する構成となっ
ている。

【０００６】上記ステッピングモータ１０４１は、その
駆動軸が、基台１０２０の外部において、当該基台１０
２０の置かれる載置面と平行となるように装備されてい
る。かかる駆動軸は、その一端部がカップリング１０４
６を介して主動軸１０４２と同心で連結され、他端部に
は手動による回転力を入力するための手動つまみ１０４
７が装備されている。

【０００７】主動軸１０４２は、基台１０２０に、軸受
けを介してその長手方向を中心として回転自在に装備さ
れている。また、その外周面には、螺旋溝が設けられ、
これが前述したウォームとして機能する。

【０００８】従動ギヤ１０４３は、基台１０２０に、図
示しない軸受けを介して当該基台１０２０の置かれる載
置面と平行且つ主動軸１０４２と直交する方向に沿って
回転自在に装備された回転軸１０４８に固定装備されて
いる。かかる従動ギヤ１０４３の外周面に形成された歯
は、上記ウォームに係合している。

【０００９】変速ギヤ１０４４は、従動ギヤ１０４３と
同様に回転軸１０４８に固定装備されている。また、変
速ギヤ１０４４は、従動ギヤ１０４３より半径が小さく
歯数も少なく設定されている。従って、変速ギヤ１０４
４は、主動軸１０４２から回転力が伝達された従動ギヤ
１０４３と連動しつつ、減速された移動力をラック部材
１０４５側に伝達する。

【００１０】ラック部材１０４５は、基台１０２０が置
かれる載置面に対して垂直方向となるように微動ステー
ジ１０１０に装備されている。

【００１１】使用に際しては、基台１０２０を水平面上
に置き、微動ステージ１０１０上には位置決めを行う対
象物が固定される。そして、ステッピングモータ１０４
１を所定の回転量駆動させると、主動軸１０４２，従動
ギヤ１０４３，減速ギヤ１０４４及びラック部材１０４
５を介して移動力が付勢され、ステッピングモータ１０
４１の回転量に比例する一定割合の微小移動量だけ微動
ステージ１０１０が移動し、これにより、垂直方向の微
動位置決めが行われる。

【００１２】図１２は、従来の回転式の微動位置決めス
テージ装置１１００を一部切り欠いた平面図を示してい
る。この微動位置決めステージ装置１１００は、位置決
めを行う対象物を保持する微動ステージ１１１０と、こ
の微動ステージ１１１０を支持する基台１１２０と、こ
の基台１１２０と微動ステージ１１１０との間に装備さ
れ，基台１１２０に対する微動ステージ１１１０の一定
方向の運動を自在に案内するガイド機構１１３０と、微
動ステージ１１１０の一定方向の運動の移動を付勢する
微動位置決め機構１１４０とを備えている。

【００１３】微動ステージ１１１０は、上部に平滑面を
備える円板状を成し、位置決めを行う対象物がこの平滑
面上に載置され固定される。この微動ステージ１１１０
は、ガイド機構である回転式の軸受け１１３０と後述す
る微動位置決め機構１１４０の従動ギヤ１１４３を介し
て基台１１２０に回転自在に装備されている。

【００１４】基台１１２０は、当該基台１１２０が置か
れる載置面に対して垂直となる支持軸１１２１が内部中
央に立設されている。この支持軸１１２１に上述した軸
受け１１３０を介して従動ギヤ１１４３が装備される。
従って、微動ステージ１１１０は、基台１１２０を水平
面上に設置した場合に、垂直方向を中心として回転動作
が行われる。

【００１５】微動位置決め機構１１４０は、ステッピン
グモータ１１４１と、このステッピングモータ１１４１
の駆動軸にカップリング１１４４を介して連結されたウ
ォームが形成された主動軸１１４２と、この主動軸１１
４２のウォームと係合する従動ギヤ（ウォームホィー
ル）１１４３とを有する構成となっている。

【００１６】上記ステッピングモータ１１４１は、その
駆動軸が、基台１１２０の外部において、当該基台１１
２０の置かれる載置面と平行となるように装備されてい
る。かかる駆動軸は、その一端部がカップリング１１４
４を介して主動軸１１４２と同心で連結され、他端部に
は手動による回転力を入力するための手動つまみ１１４
５が装備されている。

【００１７】主動軸１１４２は、基台１１２０に、軸受
けを介してその長手方向を中心として回転自在に装備さ
れている。また、その外周面には、螺旋溝が設けられ、
これが前述したウォームとして機能する。

【００１８】従動ギヤ１１４３は、基台１１２０の支持
軸１１２１に軸受け１１３０を介して当該基台１１２０
の置かれる載置面に垂直な方向を中心として回転自在に
装備されている。かかる従動ギヤ１１４３の外周面に形
成された歯は、上記ウォームに係合している。

【００１９】また、従動ギヤ１１４３は、その上部で微
動ステージ１１１０と同心で固定連結されており、ステ
ッピングモータ１１４１から主動軸１１４２を介して付
勢される回転駆動力が微動ステージ１１１０に伝達され
る。

【００２０】使用に際しては、基台１１２０を水平面上
に置き、微動ステージ１１１０上には位置決めを行う対
象物が固定される。そして、ステッピングモータ１１４
１を所定の回転量駆動させると、主動軸１１４２，従動
ギヤ１１４３を介して回転力が付勢され、ステッピング
モータ１１４１の回転量を一定の比率で縮小した回転量
だけ微動ステージ１１１０の回転動作が行われ、これに
より、垂直方向を中心とする回転方向の微動位置決めが
行われる。

【００２１】図１３は、従来の傾動式の微動位置決めス
テージ装置１２００を正面方向から見た断面図を示して
いる。この微動位置決めステージ装置１２００は、位置
決めを行う対象物を保持する微動ステージ１２１０と、
この微動ステージ１２１０を支持する基台１２２０と、
この基台１２２０と微動ステージ１２１０との間に装備
され，基台１２２０に対する微動ステージ１２１０の一
定方向の運動を自在に案内するガイド機構１２３０と、
微動ステージ１２１０の一定方向の運動の移動を付勢す
る微動位置決め機構１２４０とを備えている。

【００２２】微動ステージ１２１０は、上部に平滑面を
備え、位置決めを行う対象物がこの平滑面上に載置され
固定される。この微動ステージ１２１０は、ガイド機構
である円弧状のガイドレール１２３０を介して基台１２
２０に装備されている。また、この微動ステージ１２１
０は、その下部が、載置面の上方に位置する中心軸Ｃ
（中心軸Ｃは紙面と垂直のため、図中では点で表されて
いる）を中心とする円弧に沿って凸状に形成されてお
り、上述のガイドレール１２３０もかかる中心軸Ｃを中
心として微動ステージ１２１０と基台１２２０との間に
装備されている。

【００２３】基台１２２０は、その上部が微動ステージ
１２１０の下部に対応して中心軸Ｃを中心とする円弧に
沿って凹状に形成されており、かかる凹状部に微動ステ
ージ１２１０の凸状部を近接対向させた状態でガイドレ
ール１２３０を介して当該微動ステージ１２１０と連結
されている。

【００２４】また、上記の中心軸Ｃは、基台１２２０を
水平面上に置いた場合に当該水平面と平行となるように
設定されている。従って、基台１２２０を水平面上に置
いた場合に、微動ステージ１２１０は、その上部平滑面
が、水平方向の中心軸Ｃを中心として水平状態から傾斜
させることが自在となっている。

【００２５】微動位置決め機構１２４０は、ステッピン
グモータ１２４１と、このステッピングモータ１２４１
の駆動軸にカップリング１２４４を介して連結されたウ
ォームが形成された主動軸１２４２と、この主動軸１２
４２のウォームと係合する従動ギヤ（ウォームホィー
ル）１２４３とを有する構成となっている。

【００２６】上記ステッピングモータ１２４１は、その
駆動軸が、基台１２２０の外部において、当該基台１２
２０の置かれる載置面と平行となるように装備されてい
る。かかる駆動軸は、その一端部がカップリング１２４
４を介して主動軸１２４２と同心で連結され、他端部に
は手動による回転力を入力するための手動つまみ１２４
５が装備されている。

【００２７】主動軸１２４２は、基台１２２０内部に、
軸受けを介してその長手方向を中心として回転自在に装
備されている。また、その外周面には、螺旋溝が設けら
れ、これが前述したウォームとして機能する。

【００２８】従動ギヤ１２４３は、正確には、ギヤの一
部分からなり、微動ステージ１２１０の下面側に固定装
備されている。即ち、この従動ギヤ１２４３は、微動ス
テージ１２１０が基台１２２０に装備された状態におい
て、前述した中心軸Ｃを中心として主動軸１２４２のウ
ォームと噛み合うウォームホィールの一部分から構成さ
れている。

【００２９】使用に際しては、基台１２２０を水平面上
に置き、微動ステージ１２１０上には位置決めを行う対
象物が固定される。そして、ステッピングモータ１２４
１を所定の回転量駆動させると、主動軸１２４２及び従
動ギヤ１２４３を介して移動力が付勢され、ステッピン
グモータ１２４１の回転量を一定の比率で縮小した傾斜
角度だけ微動ステージ１２１０が傾斜動作を行い、これ
により、水平方向を軸とする傾斜動作における微動位置
決めが行われる。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】上述の微動位置決めス
テージ装置に限らず、昨今の計測、加工等を行う装置の
分野を含んだ位置決めを行う対象物の位置決めを行う必
要性がある分野では、高い精度での位置決めを安定して
行うことが要求される。従って、かかる分野では、高い
精度で位置決めを行う対象物の移動を行い得る微動位置
決め機構の要求が高かった。

【００３１】上述した各微動位置決めステージ装置のよ
うに、駆動源の移動力の発生する方向が回転系であり、
微動ステージの移動方向が、かかる駆動源の回転中心と
は異なる方向に沿った直線移動や異なる方向を中心とす
る回転移動である場合には、その駆動力の伝達には、平
歯車、ラックとピニオン又はウォームギヤからなる各種
の歯車機構を用いることが一般的である。

【００３２】しかしながら、これら平歯車、ラックとピ
ニオン又はウォームギヤからなる各種の歯車機構は、各
歯車間のバックラッシュの影響が避けられなかった。

【００３３】即ち、駆動源が微小変移の移動量を発生し
ても、バックラッシュの発生により、微動ステージに対
しては、正確な位置決めが安定して行われるとは限ら
ず、従来の微動位置決めステージ装置では、その使用目
的に要求される精度が維持できない場合があった。

【００３４】これら歯車機構のバックラッシュを低減す
るために、コイルバネ等を使用して、位置決めを行う対
象物（或いは微動ステージ）に常時一定方向のテンショ
ンを加えるような対策も考えられるが、一般に各種歯車
は、その噛み合い部分が擦れるため、歯車機構の歯の部
分の摩耗が大きくなり、結果的に伝達移動量の精度が低
下するという不都合があった。

【００３５】また、位置決めを行う対象物の運動が、単
純に直線方向の移動のみを目的とする場合には、ステッ
ピングモータの駆動軸にボールネジを使用したり、リニ
アモータによる移動力の付勢を行うことも考えられる
が、上述した各種微動位置決めステージ装置のように、
駆動源から発生する移動方向とは異なる方向に位置決め
を行う対象物を移動させたり、直線方向の移動から回転
方向への移動に変換する場合には、その伝達機構として
各種歯車機構が介在するため、結果として、位置決めを
行う対象物の位置決め精度を高く維持することは困難で
あった。

【００３６】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、高い精度で位置決めを行う対象物の位置決め
を行い得る微動位置決め機構，微動位置決めステージ装
置及び作業用アーム装置を提供することを、その目的と
する。

【００３７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、所定方向の運動（例えば、直線移動動作、回転動
作、傾斜動作）を行い位置決めされる可動部材と、少な
くとも二以上のプーリと、これらのプーリに張設され，
可動部材に運動を付勢する無端環状の動力伝達ベルト
と、各プーリの内，互いに隣接する二つのプーリ間に張
設されて直線状を成す部位に沿って動力伝達ベルトに搬
送動作を付勢する搬送付勢手段と、を備えるという構成
を採っている。

【００３８】かかる構成を有する微動位置決め機構で
は、各プーリに弛むことなく動力伝達ベルトが張設され
ているため、いずれかの隣接する二つのプーリ間では、
かかる動力伝達ベルトは直線状を成すこととなる。この
直線方向に沿って動力伝達ベルトの当該直線状となる部
分から搬送動作を付勢することにより、動力伝達ベルト
は、搬送付勢手段によって搬送された移動量と同じ移動
量がその全体に渡って伝達される。

【００３９】従って、搬送付勢手段から出力された移動
変移量は、途中で変化することなく一定の状態で可動部
材に伝達され、当該可動部材は所定方向への運動を行い
且つ位置決めが行われる。

【００４０】請求項２記載の発明は、所定方向の運動を
行い位置決めされる可動部材と、少なくとも二以上のプ
ーリと、これらのプーリに張設され，可動部材に運動を
付勢する動力伝達ベルトと、各プーリの内，互いに隣接
する二つのプーリに同時に外接する直線に沿って動力伝
達ベルトに搬送動作を付勢する搬送付勢手段とを備え、
搬送付勢手段が動力伝達ベルトに固定装備された固定部
材を介して搬送動作を付勢すると共に、可動部材も動力
伝達ベルトに固定装備され、固定部材が、各プーリのい
ずれかの間に位置にするときに、可動部材は、各プーリ
の他の間に位置する配置とする、という構成を採ってい
る。

【００４１】かかる構成にあっては、搬送手段により所
定の移動変移量で固定部材が移動されると、動力伝達ベ
ルトを介して可動部材に対して同一の移動変移量伝えら
れ、これにより当該可動部材は所定方向の運動を行い位
置決めが行われる。

【００４２】請求項３記載の発明では、上記各構成に加
えて、動力伝達ベルトを、可撓性を有しつつ伸縮性の小
さい素材とする構成を採り、さらに、請求項４記載の発
明では、同様の性質を有する金属とする構成を採ってい
る。

【００４３】請求項５記載の発明では、上記各構成と同
様の構成を有すると共に、動力伝達ベルトにその外側か
ら内側に又はその内側から外側に向かって押圧接触する
テンションローラを備えている。かかる構成では、テン
ションローラにより、動力伝達ベルトが各プーリ間で弛
みを生じることなくに張設された状態を維持する。

【００４４】請求項６記載の発明では、請求項１記載の
微動位置決め機構と同様の構成を有すると共に、動力伝
達ベルトの外側面にその搬送方向に渡って均一のピッチ
で無数の歯が形成され、搬送付勢手段が、動力伝達ベル
トに固定装備された固定部材を介して搬送動作を付勢す
ると共に、動力伝達ベルトの歯に対応するピッチで歯を
備える従動プーリを有し、この従動プーリが、可動部材
と固定連結されると共に、各プーリのいずれかの間で、
動力伝達ベルトにその外側から内側に向かって押圧接触
する。

【００４５】上記構成では、搬送手段は、固定部材を介
して動力伝達ベルトを搬送する。これにより、各プーリ
間に張設された動力伝達ベルトは、全体に渡って一定の
変移量で搬送される。そして、この動力伝達ベルトに当
該動力伝達ベルトを各プーリの間に押し込むようにして
押圧接触する従動プーリは、相互に形成された歯によっ
て滑りを生じることなく回転駆動される。従って、可動
部材は、従動プーリの回転に伴い、同方向への移動力が
付勢され、当該可動部材の位置決めが行われる。

【００４６】このとき、従動プーリは、動力伝達ベルト
に押圧接触する構成のため、従動プーリの歯と動力伝達
ベルトの歯との間でバックラッシュの発生は抑制され
る。

【００４７】請求項７記載の発明は、所定方向の運動
（例えば、直線移動動作、回転動作、傾斜動作等）を行
い位置決めされる微動ステージと、この微動ステージを
支持する基台と、この基台と微動ステージとの間に装備
され，基台に対する微動ステージの一定方向の運動を自
在に案内するガイド機構と、微動ステージの一定方向の
運動を付勢する微動位置決め機構と、を備える微動位置
決めステージ装置であって、この微動位置決め機構が、
少なくとも二以上のプーリと、これらのプーリに張設さ
れ，微動ステージに運動を付勢する無端環状の動力伝達
ベルトと、各プーリの内，互いに隣接する二つのプーリ
間に張設されて直線状を成す部位に沿って動力伝達ベル
トに搬送動作を付勢する搬送付勢手段と、を備えるとい
う構成を採っている。

【００４８】かかる構成では、各プーリに弛むことなく
動力伝達ベルトが張設されているため、いずれかの隣接
する二つのプーリ間では、かかる動力伝達ベルトは直線
状を成すこととなる。この直線方向に沿って動力伝達ベ
ルトの当該直線状となる部分から搬送動作を付勢するこ
とにより、動力伝達ベルトは、搬送付勢手段によって搬
送された移動量と同じ移動量がその全体に渡って伝達さ
れる。

【００４９】従って、搬送付勢手段から出力された移動
変移量は、途中で変化することなく一定の状態で微動ス
テージに伝達され、当該微動ステージは、所定方向の運
動を行い且つ位置決めが行われる。

【００５０】請求項８記載の発明では、所定方向の運動
を行い位置決めされる微動ステージと、この微動ステー
ジを支持する基台と、この基台と微動ステージとの間に
装備され，基台に対する微動ステージの一定方向の運動
を自在に案内するガイド機構と、微動ステージの一定方
向の運動を付勢する微動位置決め機構とを備え、この微
動位置決め機構が、少なくとも二以上のプーリと、これ
らのプーリに張設され，微動ステージに運動を付勢する
動力伝達ベルトと、各プーリの内，互いに隣接する二つ
のプーリに同時に外接する直線に沿って動力伝達ベルト
に搬送動作を付勢する搬送付勢手段とを備え、この搬送
付勢手段が動力伝達ベルトに固定装備された固定部材を
介して搬送動作を付勢すると共に、微動ステージも動力
伝達ベルトに連結され、固定部材が、各プーリのいずれ
かの間に位置にするときに、微動ステージを、各プーリ
の他の間となる位置で動力伝達ベルトに連結するという
構成を採っている。

【００５１】かかる構成にあっては、搬送手段により所
定の移動変移量で固定部材が移動されると、動力伝達ベ
ルトを介して微動ステージに対して同一の移動変移量伝
えられ、これにより当該微動ステージは所定方向の運動
を行い位置決めが行われる。

【００５２】請求項９記載の発明では、請求項８記載の
発明と同様の構成を備えると共に、微動位置決め機構
は、直角三角形の各頂点に回転中心が位置する少なくと
も三つのプーリを有し、固定部材が、直角三角形の互い
に直交する二辺の内の一方の辺の両端に位置する二つの
プーリの間に位置にするときに、微動ステージは、直角
三角形の互いに直交する二辺の内の他方の辺の両端に位
置する二つのプーリの間に位置する配置とするという構
成を採っている。

【００５３】上述の構成では、固定部材に付勢される移
動方向が、動力伝達ベルトを介して当該移動方向と垂直
を成す方向へ変換されて微動ステージに伝達される。微
動ステージは、かかる方向へ移動力の付勢を受けて位置
決めが行われる。

【００５４】請求項１０記載の発明では、請求項８記載
の発明と同様の構成を備えると共に、微動ステージは、
当該微動ステージが運動を行う方向に沿った，円筒物の
外周面の一部からなる周面を有すると共に、ガイド機構
がこの周面に沿って微動ステージの移動を案内し、この
周面の一部を、隣接する二つのプーリの間となる位置
で，動力伝達ベルトにその搬送方向に沿った一定長さに
渡って押圧接触させると共にかかる接触領域の一部で連
結するという構成を採っている。

【００５５】かかる構成では、微動ステージの周面の一
部が動力伝達ベルトに押圧接触している。このため、か
かる搬送方向における接触領域の長さの範囲内で、動力
伝達ベルトの搬送が行われると、微動ステージはその周
面を含んだ円筒の中心を軸として動力伝達ベルト上を転
がるようにして傾動を行う。これにより、微動ステージ
は上述の円筒の中心を軸とする傾動を行い位置決めが行
われる。

【００５６】請求項１１記載の発明では、請求項１０記
載の発明と同様の構成を備えると共に、微動ステージ
を、その周面が、隣接する二つのプーリに動力伝達ベル
トを介して同時に外接する配置とする構成を採ってい
る。

【００５７】上記の構成では、請求項１０の構成とほぼ
同様の動作が行われると共に、二つのプーリ間に渡っ
て、動力伝達ベルトが微動ステージの周面に押圧接触
し、かかる状態で動力伝達ベルトが搬送されると、微動
ステージは、二つのプーリ上を転がるようにして傾動を
行う。これにより、微動ステージは上述の円筒の中心を
軸とする傾動を行い位置決めが行われる。

【００５８】請求項１２記載の発明では、上記各構成に
加えて、動力伝達ベルトを、可撓性を有しつつ伸縮性の
小さい素材とする構成を採り、さらに、請求項１３記載
の発明では、同様の性質を有する金属とする構成を採っ
ている。

【００５９】請求項１４記載の発明では、上記各構成と
同様の構成を備えると共に、微動位置決め機構は、動力
伝達ベルトにその外側から内側に又はその内側から外側
に向かって押圧接触するテンションローラを有するとい
う構成を採っている。かかる構成では、テンションロー
ラにより、動力伝達ベルトが各プーリ間で弛みを生じる
ことなくに張設された状態を維持する。

【００６０】請求項１５記載の発明では、請求項７記載
の発明と同様の構成を備えると共に、動力伝達ベルトの
外側面にその搬送方向に渡って均一のピッチで無数の歯
を形成し、微動位置決め機構が、動力伝達ベルトに固定
装備された固定部材を介して搬送動作の付勢を行うと共
に、動力伝達ベルトの歯に対応するピッチで歯が形成さ
れた従動プーリを備え、この従動プーリが、微動ステー
ジに固定連結されると共に、各プーリのいずれかの間
で、動力伝達ベルトにその外側から内側に向かって押圧
接触する配置とするという構成を採っている。

【００６１】上記構成では、搬送手段は、固定部材を介
して動力伝達ベルトを搬送する。これにより、各プーリ
間に張設された動力伝達ベルトは、全体に渡って一定の
変移量で搬送される。そして、この動力伝達ベルトに当
該動力伝達ベルトを各プーリの間に押し込むようにして
押圧接触する従動プーリは、相互に形成された歯によっ
て滑りを生じることなく回転駆動される。従って、微動
ステージは、従動プーリの回転に伴い、同方向への移動
力が付勢され、当該微動ステージの位置決めが行われ
る。

【００６２】このとき、従動プーリは、動力伝達ベルト
に押圧接触する構成のため、従動プーリの歯と動力伝達
ベルトの歯との間でバックラッシュの発生は抑制され
る。

【００６３】請求項１６記載の発明では、先端部に作業
用マニピュレータを有するアーム部材と、このアーム部
材の後端部を回動自在に支持する基台と、アーム部材の
回動により作業用マニピュレータの位置決めを行う微動
位置決め機構と、を備える作業用アーム装置であって、
この微動位置決め機構が、少なくとも二以上のプーリ
と、これらのプーリに張設され，アーム部材に回動動作
を付勢する動力伝達ベルトと、各プーリの内，互いに隣
接する二つのプーリに同時に外接する直線に沿って動力
伝達ベルトに搬送動作を付勢する搬送付勢手段と、を備
え、各プーリの内の一つを、その回転中心とアーム部材
の回動動作の中心とを同一軸上に配した状態で当該アー
ム部材と連結すると共に、このプーリの動力伝達ベルト
との接触面の一部を当該動力伝達ベルトに固定するとい
う構成を採っている。

【００６４】かかる構成を有する作業用アーム装置で
は、各プーリに弛むことなく動力伝達ベルトが張設され
ているため、いずれかの隣接する二つのプーリ間では、
かかる動力伝達ベルトは直線状を成すこととなる。この
直線方向に沿って動力伝達ベルトの当該直線状となる部
分から搬送動作を付勢することにより、動力伝達ベルト
は、搬送付勢手段によって搬送された移動量と同じ移動
量がその全体に渡って伝達される。

【００６５】従って、搬送付勢手段から出力された移動
変移量は、途中で変化することなく一定の状態で各プー
リに伝達され、そのうちの一つのプーリに連結されたア
ーム部材は、当該プーリと共に回動し、当該アーム部材
の先端部に装備された作業用マニピュレータは、所定の
位置に位置決めされる。

【００６６】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態） 本発明の第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明
する。図１は、通常水平面に置いて使用し、対象物の垂
直方向の位置決めを行う微動位置決めステージ装置１０
の断面図を示している。

【００６７】この微動位置決めステージ装置１０は、位
置決めを行う対象物を保持する微動ステージ２と、この
微動ステージ２を支持する基台３と、この基台３と微動
ステージ２との間に装備され，基台３に対する微動ステ
ージのＺ軸方向（後述）の往復移動を自在に案内するガ
イド機構４と、微動ステージ２のＺ軸方向の往復移動を
付勢する微動位置決め機構５とを備えている。

【００６８】上述の微動ステージ２は、基台３の上部に
装備され、天板２１とその下部に装備された箱形部分２
２と可動部材２４とから構成されている。

【００６９】天板２１の上部には平滑面２３が設けられ
ると共に、位置決めを行う対象物がこの平滑面２３上に
載置され固定される。図示は省略したが、かかる平滑面
２３上には、位置決めを行う対象物を固定するための治
具を装着するためのネジ穴が複数設けられている。

【００７０】箱形部分２２の両側面の各々には、前述し
たガイド機構としてのガイドレール４の一端が固定装備
されている。このガイドレール４は、二つの角柱状部材
の相互の対向面上にその長手方向に沿ったＶ字溝を形成
し、これらのＶ字溝の間に複数の金属ボールを並べて介
挿したものである。二つの角柱状部材は、金属ボールに
より、相対的に互いにＶ字溝に沿った移動を円滑に行う
ことができるようになっている（図７参照、但し、図７
では角柱状部材即ち分離体が湾曲して形成されてい
る）。

【００７１】また、この微動ステージ２は、基台３に対
して昇降動作を行うため、箱形部分２２が基台３の内部
に設けられた微動位置決め機構５の各構成と衝突しない
ように、両側面並びに正面（図示略）及び背面の各部が
切り欠かれている。

【００７２】さらに、微動ステージ２の天板２１の下面
側には、上述した可動部材２４が装備されている。この
可動部材２４は、天板２１の下面から垂直下方に向かっ
て立設されており、その先端部近傍で後述する動力伝達
ベルト５２に連結されると共にその長手方向に渡って側
面が当該動力伝達ベルト５２と当接した状態で配設され
ている。可動部材２４は、その先端部近傍においてボル
ト締めにより動力伝達ベルト５２と連結されているが、
このように、可動部材２４と動力伝達ベルト５２とがボ
ルト締めにより固定密着する領域は、動力伝達ベルト５
２の搬送方向についてその幅が狭ければ狭いほど良い。
これにより、可動部材２４の搬送距離をより大きく確保
できるからである。

【００７３】基台３は、箱形を呈しており、内部に微動
位置決め機構５の各構成が装備されると共に、微動ステ
ージ２の箱形部分２２が収容される。また、基台３は、
両側壁面の各々の内側に前述したガイドレール４の他端
が装備されており、これらのガイドレール４を介して微
動ステージ２と連結されている。これらのガイドレール
４は、基台３を水平面上に置いた場合に、垂直方向の移
動を自在とする方向に向けられて当該基台３に装備され
ている（以下、基台３の置かれる面に対する垂直方向を
Ｚ軸方向とする）。従って、微動ステージ２は、基台３
に対して、Ｚ軸方向に沿った往復移動を自在となってい
る。

【００７４】上記微動位置決め機構５は、三つのプーリ
５１ａ，５１ｂ，５１ｃと、これらのプーリ５１ａ，５
１ｂ，５１ｃに同時に張設され，微動ステージ２に垂直
方向の往復移動を付勢する動力伝達ベルト５２と、各プ
ーリ５１ａ，５１ｂ，５１ｃの内，互いに隣接する二つ
のプーリ５１ｂ，５１ｃの間で張設されて直線状を成す
部位に沿って動力伝達ベルト５２に搬送動作を付勢する
搬送付勢手段５３とを備えている。

【００７５】各プーリ５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、基台
３の内部において、当該基台３を水平面上に置いた場合
に、いずれも回転軸を同一の水平方向に向けた状態で回
転自在に装備されている。また、各プーリ５１ａ，５１
ｂ，５１ｃは、その回転中心が直角三角形の各頂点に位
置する配置で基台３に装備されている。具体的には、互
いに直交する二辺の内の一方の辺の両端にプーリ５１
ｂ，５１ｃを配置し、これと直交する辺の両側にプーリ
５１ａ，５１ｂを配置している。即ち、直角三角形の直
角となる頂点にプーリ５１ｂが配置され、プーリ５１ａ
はこのプーリ５１ｂの垂直上方に配置されている。

【００７６】動力伝達ベルト５２は、可撓性を有しつつ
伸縮性の小さい金属（マルエージング鋼，チタン等）か
ら形成された無端ベルト（一例としては、株式会社ディ
ムコ社製：「全周圧延エンドレスベルト」が望ましい）
であり、微動ステージ２に昇降動作を付勢する際に生じ
る張力程度ではその長さにほとんど変動は生じない強度
のものが使用される。この動力伝達ベルト５２は、上述
のプーリ５１ａ，５１ｂ，５１ｃがいずれも内接するよ
うに且つ弛みが生じないように装着される。

【００７７】なお、前述した各プーリ５１ａ，５１ｂ，
５１ｃのいずれかには、動力伝達ベルト５２の弛みを除
去するために、隣接する他のプーリとの間隔を調節する
ために回転軸を移動調節する調節機構を設けても良い。
上記配置の場合には、プーリ５１ａ，５１ｃのいずれか
の回転軸をプーリ５１ｂの回転軸から離間近接させる調
節機構を装備することが望ましい。

【００７８】搬送付勢手段５３は、動力伝達ベルト５２
の搬送の駆動源となるステッピングモータ５４と、ステ
ッピングモータ５４から生じる回転力を動力伝達ベルト
５２に沿った往復移動力に変換するボールネジ機構５５
とを有している。

【００７９】上記ステッピングモータ５４は、その駆動
軸が、基台３の外部において、二つのプーリ５１ｂ，５
１ｃ間で動力伝達ベルト５２が張設されている方向と平
行となるように装備されている。かかる駆動軸は、その
一端部がカップリング５６を介してボールネジ機構５５
の主動軸５７と同心で連結され、他端部には手動による
回転力を入力するための手動つまみ５８が装備されてい
る。

【００８０】手動つまみ５８は、ステッピングモータ５
４の回転力によらず、手動により微動ステージ２の位置
決めを行う場合に使用する。即ち、手動つまみ５８を回
すことによりステッピングモータ５４の駆動軸が回転さ
れ、ボールネジ機構５５を介して動力伝達ベルト５２が
搬送される。これに従って、微動ステージ２は昇降動作
を行う。

【００８１】上述のボールネジ機構５５は、外周面上に
螺旋溝が形成された主動軸５７と、この主動軸５７が挿
通され、当該主動軸５７の回転により主動軸５７に沿っ
て移動する固定部材としての従動体５９とから構成され
ている。また、従動体５９は、動力伝達ベルト５２と固
定連結されており、主動軸５７に沿って従動体５９が移
動することにより動力伝達ベルト５２は搬送される。

【００８２】さらに、この微動位置決めステージ装置１
０では、前述した従動体５９と可動部材２４とが、動力
伝達ベルト５２上において一定の位置関係で固定装備さ
れている。即ち、従動体５９が、動力伝達ベルト５２に
おける直角三角形の互いに直交する二辺の内の水平とな
る辺の両端に位置する二つのプーリ５１ｂ，５１ｃの間
に固定装備され、かかる状態において、可動部材２４
は、直角三角形の互いに直交する二辺の内の垂直となる
辺の両端に位置する二つのプーリ５１ａ，５１ｂの間に
固定装備されている。

【００８３】上記構成から成る微動位置決めステージ装
置１０の動作を説明する。使用に際しては、基台３を水
平面上に置き、微動ステージ２上には位置決めを行う対
象物が固定される。

【００８４】ここで、図示はされていないが、この微動
位置決めステージ装置１０は、ステッピングモータ５４
の制御回路を備えている。かかる制御回路は、外部の上
位装置（例えば、パーソナルコンピュータ）との接続が
可能であり、この上位装置からの動作信号により、微動
位置決めステージ装置１０の微動ステージ２のＺ軸方向
の位置決めが行われる。

【００８５】従動体５９と可動部材２４とが動力伝達ベ
ルト５２を介して連結されているため、従動体５９が主
動軸５７に沿って移動すると、その移動量と等しい移動
量で微動位置決めステージ２が昇降動作を行う。

【００８６】ここで、主動軸５７に設けられた螺旋溝の
１ピッチ幅をｍ，ステッピングモータ５４がｎ回のパル
ス電力を受けて１回転するものとし、上位装置から微動
位置決めステージ２の移動量をＺoとする動作信号の入
力を受けると、制御回路では、次式（１）に表されるＮ
回のパルス電力をステッピングモータ５４に与える。

【００８７】Ｎ＝ｎ・Ｚo／ｍ …（１）

【００８８】これにより、ステッピングモータ５４は、
角度２π・Ｎ／ｎだけ回転駆動を行い、主動軸５７も同
様に回転する。かかる主動軸５７の回転により、当該主
動軸５７に沿って従動体５９は、距離Ｚoだけ移動す
る。従動体５９の移動方向は、動力伝達ベルト５２にお
ける当該従動体５９が固定されている部分がプーリ５１
ｂ，５１ｃにより張設されている方向と平行であるた
め、動力伝達ベルト５２は、全く同一の距離Ｚoだけ搬
送される。

【００８９】かかる動力伝達ベルト５２の搬送により、
可動部材２４を介して微動ステージは、Ｚ軸方向に沿っ
て距離Ｚoだけ移動を行い、これにより、微動ステージ
２の位置決めが行われる。

【００９０】以上のように、第１実施形態たる微動位置
決めステージ装置１０では、搬送付勢手段５３が動力伝
達ベルト５２を介して微動ステージ２に位置決めの移動
動作を行う駆動力を付勢するため、従来の歯車伝達機構
で生じていたバックラッシュの影響を排除し、微動ステ
ージ２の位置決めを精度良く行うことが可能である。

【００９１】特に、搬送付勢手段５３の従動体５９が一
点で動力伝達ベルト５２に固定装備され、可動部材２４
も同様に動力伝達ベルトに一点で固定装備されているた
め、搬送付勢手段５３による搬送変移量がそのまま可動
部材２４の移動変移量となり、微動ステージ２を所期の
位置に位置決めすることができ、より高い精度で微動ス
テージ２の位置決めを行うことが可能である。

【００９２】さらに、隣接する二つのプーリ５１ｂ，５
１ｃに同時に外接する直線に沿って動力伝達ベルト５２
に搬送動作を付勢する構成のため、搬送付勢手段とし
て、高い移動精度で直線移動を付勢するボールネジ機構
５９を採用することができ、微動ステージ２の位置決め
をさらに精度良く行うことが可能である。

【００９３】また、同様の理由により搬送付勢手段５３
としてリニアモータ機構を採用することもできる。この
場合、リニアモータ機構の駆動コイルを従動体５９と同
じ位置で動力伝達ベルト５２に固定しすることにより、
微動ステージ２の位置決めを高い精度で行うことが可能
となる。

【００９４】また、三つのプーリ５１ａ，５１ｂ，５１
ｃを直角三角形の各頂点に配置し、動力伝達ベルトにお
ける互いに直交する二辺に該当する位置に可動部材２４
と固従動体５９とをそれぞれ固定装備したため、この第
１の実施形態のように、搬送付勢手段５３の搬送方向と
微動ステージ２の位置決め方向とを直交させる場合に好
適な位置決めを行うことが可能である。

【００９５】さらに、動力伝達ベルト５２を、可撓性を
有しつつ伸縮性の小さい金属としたため、動力伝達ベル
トの伸縮の影響を抑制し、より精度の高い位置決めを行
うことが可能である。

【００９６】ここで、各プーリ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ
を全体的に図１における左方に寄せて配設し、微動ステ
ージ２の側壁の内側面に直接、動力伝達ベルト５２を連
結しても良い。かかる構造とすることにより可動部材２
４を不要とし、部品点数の低減を図ることが可能とな
る。

【００９７】また、微動位置決め機構５のプーリの個体
数は、三つに限定されるものではない。即ち、プーリの
個体数は二つであっても、三つ以上であっても良い。プ
ーリの個体数を二つとする場合には、一方のプーリ５１
ｄから他方のプーリ５１ｅまでの間で張設される動力伝
達ベルトの方向と他方のプーリ５１ｅから一方のプーリ
５１ｄまでの間で張設される動力伝達ベルト５２の方向
との交差する角度が、搬送付勢手段により搬送が行われ
る方向と微動ステージの位置決め移動を行う方向との交
差する角度（この第１の実施形態では９０[°]）と一致
するように、各プーリ５１ｄ，５１eの外径の大きさに
差を設ければよい（図２参照）。

【００９８】また、プーリを三つ以上とする場合には、
各々の互いに隣接するプーリ間で動力伝達ベルトが搬送
される方向の内で、いずれか二つの方向の交差角度が、
搬送付勢手段により搬送が行われる方向と微動ステージ
の位置決め移動を行う方向との交差する角度と一致する
ように、各プーリの配置を設定すればよい。

【００９９】また、上述の搬送付勢手段５３では、ステ
ッピングモータ５４を使用している例を示しているが、
特にこれに限定せず、回転角度制御が行うことができる
他の種類のモータを使用しても良い。例えば、ステッピ
ングモータに替えてサーボモータを使用することも可能
である。ただし、サーボモータは回転角度を出力しない
ので、その駆動軸にはエンコーダ等の回転角度センサを
併設することが望ましい。このことは、後述する他の実
施形態についても同様である。

【０１００】ここで、図３に、上述した微動位置決めス
テージ装置１０にテンションローラ機構６を装備した例
を示す。このテンションローラ機構６は、動力伝達ベル
ト５２の弛みを除去するためのものであり、動力伝達ベ
ルト５２の外側から内側に向かって押圧接触するテンシ
ョンローラ６１と、このテンションローラ６１を回転自
在に支持する支持体６２と、支持体６２を介してテンシ
ョンローラ６１を動力伝達ベルト５２側に押圧するコイ
ルバネ６４と、このコイルバネ６４の押圧力を押圧力を
調節する調節ナット６３と、支持体６２を動力伝達ベル
ト５２に対して離間・近接自在に保持する保持部材６５
とを備えている。

【０１０１】支持体６２は、先端部でテンションローラ
６１を支持し、後端部は棒状を呈している。保持部材６
５は、基台３の内壁面に固定装備され、支持部材６２の
棒状部分を挿通する貫通穴を有している。支持体６２の
棒状部分は、外周面上に雄ネジが切られており、調節ナ
ット６３が螺合している。そして、支持体６２の棒状部
分が保持部材６５の貫通穴に挿通された状態で、調節ナ
ット６３と保持部材６５との間に位置するように、コイ
ルバネ６４が支持体６２の棒状部分を遊挿している。

【０１０２】従って、調節ナット６３を回して支持体６
２の棒状部分に沿って移動させることにより、当該調節
ナット６３と保持部材６５の間隔が変化し、コイルバネ
６４による調節ナット６３に対する押圧力が変化し、こ
れにともないテンションローラ６１の動力伝達ベルト５
２に対する押圧力も調節することができる。従って、こ
のテンションローラ機構６により、適度の押圧力を動力
伝達ベルト５２に与えることによって、当該動力伝達ベ
ルト５２の弛みを除去することができる。特に、この微
動位置決めステージ装置１０の使用が長期に繰り返さ
れ、万が一に、動力伝達ベルトに延びが生じたような場
合であって、動力伝達ベルト５２の弛みが有効に防止さ
れるため、装置の長寿命化にも貢献する。

【０１０３】なお、このテンションローラ機構６を備え
る場合には、微動ステージ２とこれに載置された移動対
象物との総重量により動力伝達ベルト５２に加えられる
張力に比べて、コイルバネ６４による押圧力が充分に大
きく設定されていることが望ましい。

【０１０４】また、テンションローラ６１により動力伝
達ベルト５２を押圧する位置は、上記位置に限定するも
のではなく、動力伝達ベルト５２における可動部材２４
が固定された位置から、プーリ５１ｂ側を通過して従動
体５９が固定された位置に至るまでの間で、押圧を行う
ようにテンションローラ機構６を配置しても良い。

【０１０５】さらに、上述のテンションローラ機構６に
あっては、仮に、コイルバネ６４を除いた構成としても
良い。この場合、支持体６２の棒状部分全体に渡って、
ネジを切り、調節ナット６３の調節範囲を拡大すること
により、保持部材６５とテンションローラ６１との離間
距離の調整が自在と成る。このため、例えば、微動位置
決めステージ装置１０の加工精度上の原因により、各プ
ーリ５１ａ，５１ｂ，５１ｃに装備した動力伝達ベルト
５２に弛みが生じた場合であっても、かかる弛みを除去
する場合に有効である。また、このテンションローラ機
構６は、後述する各実施形態に示す各微動位置決めステ
ージ装置又は作業用アーム装置にも装備しても良い。

【０１０６】また、図１に示す上記実施形態では、搬送
付勢手段５３としてステッピングモータ５４を駆動源と
する例を示しているが、特に電動に限定するものではな
い。例えば、図４に示すように、ステッピングモータ５
４を微動位置決めステージ装置１０の構成から取り除
き、主動軸５７の端部に手動つまみ５８を直接装着する
ことにより、搬送付勢手段を手動によるものとしても良
い。

【０１０７】この場合もまた、回転角度の検出のため
に、主動軸５７にはエンコーダ等の回転角度センサを併
設することが望ましい。そして、微動ステージ２の位置
決めの際には、目視又はエンコーダの出力に基づいて、
手動つまみ５８の回転量を調節しながら行われる。

【０１０８】後述する各実施形態についても、全て搬送
付勢手段の駆動源をステッピングモータとしているが、
いずれも搬送付勢手段を図４のように手動によるものと
しても良い。

【０１０９】（第２の実施形態） 本発明の第２の実施形態を図５乃至図７に基づいて説明
する。図５は、通常水平面に置いて使用し、後述する微
動ステージ２Ａの上方に位置する水平な中心軸Ｃを中心
として当該微動ステージ２Ａに傾斜動作を付勢し所定角
度で位置決めを行う微動位置決めステージ装置１０Ａの
断面図を示している。ここで、前述した微動位置決めス
テージ装置１０と同一の構成となる部分については同一
の符号を付して重複する説明は省略するものとする。

【０１１０】この微動位置決めステージ装置１０Ａは、
位置決めを行う対象物を保持する微動ステージ２Ａと、
この微動ステージ２Ａを支持する基台３Ａと、この基台
３Ａと微動ステージ２Ａとの間に装備され，基台３Ａに
対する微動ステージ２Ａの傾斜動作を自在に案内するガ
イド機構４Ａと、微動ステージ２Ａの傾斜動作を付勢す
る微動位置決め機構５Ａとを備えている。

【０１１１】上述の微動ステージ２Ａは、基台３Ａの上
部にガイド機構としてのガイドレール４Ａを介して装備
されている。また、この微動ステージ２Ａは、その上部
に平滑面２１Ａを有し、その下部に円筒物の外周面の一
部からなる周面２２Ａを有している。この微動ステージ
２Ａの平滑面２１Ａは、基台３Ａを水平面上に置いた場
合に、水平となる状態を基準位置とする（図５の状
態）。また、図示は省略したが、かかる平滑面２１Ａ上
には、位置決めを行う対象物を固定するための治具を装
着するためのネジ穴が複数設けられている。

【０１１２】そして、平滑面２１Ａの上方には、周面２
２Ａを含む円筒物の外周面の中心軸Ｃ（中心軸Ｃは紙面
と垂直のため、図中では点で表されている）が位置して
いる。また、周面２２Ａは、基台３Ａ側に突出した凸状
に形成されている。

【０１１３】基台３Ａは、その上部が微動ステージ２Ａ
の周面２２Ａに対応して中心軸Ｃを中心とする円筒物の
外周面に沿った凹状に形成されており、かかる凹状部３
１Ａに微動ステージ２Ａの周面２２Ａを近接対向させた
状態でガイドレール４Ａを介して当該微動ステージ２Ａ
と連結されている。

【０１１４】また、上記の中心軸Ｃは、基台３Ａを水平
面上に置いた場合に当該水平面と平行となるように設定
されている。従って、基台３Ａを水平面上に置いた場合
に、微動ステージ２Ａは、その上部平滑面２１Ａが、水
平方向の中心軸Ｃを中心として水平状態から傾斜させる
ことが自在となっている。

【０１１５】上述のガイドレール４Ａは、微動ステージ
２Ａと基台３Ａとの間に装備されており、かかる状態に
おいて、前述した中心軸Ｃを中心とする円弧状に形成さ
れている。従って、微動ステージ２Ａがこのガイドレー
ル４Ａに沿って自在に往復移動することにより、微動ス
テージ２Ａが基台３Ａに対するその周面２２Ａに沿った
往復移動を行うこととなり、その平滑面２１Ａは、基準
位置における水平状態から傾斜状体に移行する。

【０１１６】また、このガイドレール４Ａは、微動ステ
ージ２Ａの移動を自在にする機能の他に、当該微動ステ
ージ２Ａが基台３Ａから離間しないように保持する機能
も果たしている。

【０１１７】ガイドレール４Ａは、図６に示すように、
基台３Ａの凹状部３１Ａと微動ステージ２Ａの周面２２
Ａとを対向させた状態で形成される溝３２Ａに装備され
る。このガイドレール４Ａの分解斜視図を図７に示す。
ガイドレール４Ａは、いずれも円弧状を成し、互いに相
対する面に溝が設けられた二つの分離体４１Ａ，４２Ａ
と、各分離体４１Ａ，４２Ａの溝の間に配設される複数
の滑動球体４３Ａと、各滑動球体４３Ａを溝の間に保持
する保持板４４Ａとから構成される。そして、一方の分
離体４１Ａが基台３Ａに固定装備され、他方の分離体４
２Ａが微動ステージ２Ａに固定装備される。各分離体４
１Ａ，４２Ａは、滑動球体４３Ａを介在させているた
め、その溝に沿った滑動が自在であり、これにより、基
台３Ａに対する微動ステージ２Ａの移動が円滑に行われ
る。

【０１１８】上記微動位置決め機構５Ａは、二つのプー
リ５１Ａａ，５１Ａｂと、これらのプーリ５１Ａａ，５
１Ａｂに同時に張設され，微動ステージ２Ａに周面２２
Ａに沿った移動を行う駆動力を伝達する動力伝達ベルト
５２と、各プーリ５１Ａａ，５１Ａｂに同時に外接する
直線に沿って動力伝達ベルト５２に搬送動作を付勢する
搬送付勢手段５３とを備えている。

【０１１９】各プーリ５１Ａａ，５１Ａｂは、基台３Ａ
の内部において、当該基台３Ａを水平面上に置いた場合
に、いずれも回転軸を同一の水平方向に向けた状態で回
転自在に装備されている。また、各プーリ５１Ａａ，５
１Ａｂは、その回転中心が同一の水平面上に位置するよ
うに基台３Ａに装備されている。

【０１２０】動力伝達ベルト５２及び搬送付勢手段５３
については、前述した微動位置決めステージ装置１０と
同一のものが使用される。

【０１２１】ここで、動力伝達ベルト５２が各プーリ５
１Ａａ，５１Ａｂに張設された状態において、前述した
微動ステージ２Ａの周面２２Ａが動力伝達ベルト５２に
押圧接触すると共に、この周面２２Ａが、動力伝達ベル
ト５２を介して各プーリ５１Ａａ，５１Ａｂに同時に外
接するように、当該各プーリ５１Ａａ，５１Ａｂの配置
が設定されている。

【０１２２】また、動力伝達ベルト５２には、プーリ５
１Ａａとプーリ５１Ａｂとの間となる部分の一方に、搬
送付勢手段５３の従動体５９がボルト締めで固定装備さ
れ、プーリ５１Ａａとプーリ５１Ａｂとの間となる部分
の他方に、周面２２Ａの接触領域の一点においてボルト
締めにより当該周面２２Ａが固定連結されている。この
ため、従動体５９が搬送付勢手段５３により主動軸５７
に沿って移動すると、動力伝達ベルト５２が搬送され、
微動ステージ２Ａは、その周面２２Ａに沿って移動動作
が付勢される。

【０１２３】ここで、微動ステージ２Ａの周面２２Ａ
は、ボルト締めにより動力伝達ベルト５２と連結されて
いるが、このように、周面２２Ａと動力伝達ベルト５２
とがボルト締めにより固定密着する領域は、動力伝達ベ
ルト５２の搬送方向についてその幅が狭ければ狭いほど
良い。これにより、微動ステージ２Ａの搬送距離をより
大きく確保できるからである。

【０１２４】上記構成から成る微動位置決めステージ装
置１０Ａの動作を説明する。使用に際しては、基台３Ａ
を水平面上に置き、微動ステージ２Ａ上には位置決めを
行う対象物が固定される。

【０１２５】ここで、図示はされていないが、この微動
位置決めステージ装置１０Ａも、ステッピングモータ５
４の制御回路を備えている。かかる制御回路は、外部の
上位装置（例えば、パーソナルコンピュータ）との接続
が可能であり、この上位装置からの動作信号により、微
動位置決めステージ装置１０Ａの微動ステージ２Ａの平
滑面２１Ａの傾斜角度の位置決めが行われる。

【０１２６】従動体５９と微動ステージ２Ａの周面２２
Ａとが動力伝達ベルト５２を介して連結されているた
め、従動体５９が主動軸５７に沿って移動すると、その
移動量と等しい移動量で周面２２Ａに沿って微動位置決
めステージ２Ａが移動する。

【０１２７】ここで、主動軸５７に設けられた螺旋溝の
１ピッチ幅をｍ，周面２２Ａの曲率半径をｒ，ステッピ
ングモータ５４がｎ回のパルス電力を受けて１回転する
ものとし、上位装置から微動位置決めステージ２Ａの傾
斜角度をα[rad]とする動作信号の入力を受けると、制
御回路では、次式（３）に表されるＮ回のパルス電力を
ステッピングモータ５４に与える。

【０１２８】Ｎ＝ｎ・ｒ・α／ｍ …（３）

【０１２９】これにより、ステッピングモータ５４は、
角度２π・Ｎ／ｎだけ回転駆動を行い、主動軸５７も同
様に回転する。かかる主動軸５７の回転により、当該主
動軸５７に沿って従動体５９は、距離Ｎ・ｍ／ｎだけ移
動する。これにより、動力伝達ベルト５２の搬送が行わ
れ、微動ステージ２Ａは、その周面２２Ａに沿った方向
に全く同一の距離Ｎ・ｍ／ｎだけ搬送される。

【０１３０】従って、微動ステージ２Ａの平滑面２１Ａ
には、（Ｎ・ｍ）／（ｒ・ｎ）の角度変化が生じ、即ち
この変化角度は、式（３）によりαと同値であるため、
平滑面２１Ａは、その傾斜角度が所期の角度αに位置決
めされる。

【０１３１】以上のように、第２実施形態たる微動位置
決めステージ装置１０Ａでは、微動位置決めステージ装
置１０と同様にして、従来のバックラッシュの影響を除
去し、搬送付勢手段５３の付勢する移動量がそのまま微
動ステージ２Ａに伝えられ、搬送付勢手段５３としてボ
ールネジ機構やリニアモータ機構等の精度の高い直動機
構を採用することができる。従って、微動ステージ２Ａ
の平滑面２１Ａの傾斜角度を高い精度で位置決めするこ
とが可能となる。

【０１３２】また、搬送付勢手段５３から加えられる移
動変移量と同一の移動変移量が周面２２Ａに沿う方向で
微動ステージ２Ａに伝達されるため、高い精度で微動ス
テージ２Ａに対して傾斜動作を行うと共にその平滑面２
１Ａの傾斜角度の位置決めを行うことが可能となる。

【０１３３】さらに、微動ステージ２Ａの周面２２Ａを
隣接する二つのプーリ５１Ａａ，５１Ａｂに動力伝達ベ
ルト５２を介して同時に外接させているため、かかる外
接状態を維持する限り、動力伝達ベルト５２の張力によ
る微動ステージ２Ａへの反力の影響を排除し、より精度
の高い位置決めを行うことが可能である。

【０１３４】（第３の実施形態） 本発明の第３の実施形態を図８及び図９に基づいて説明
する。図８は、通常水平面に置いて使用し、後述する微
動ステージ２Ｂを垂直方向を軸として回転動作を付勢し
所定角度で位置決めを行う微動位置決めステージ装置１
０Ｂの正面図であり、図９は垂直上方から見た一部切り
欠いた説明図を示している（図９は、内部説明のため基
台３Ｂの蓋の図示を省略している）。ここで、前述した
微動位置決めステージ装置１０と同一の構成となる部分
については同一の符号を付して重複する説明は省略する
ものとする。

【０１３５】この微動位置決めステージ装置１０Ｂは、
位置決めを行う対象物を保持する微動ステージ２Ｂと、
この微動ステージ２Ｂを支持する基台３Ｂと、この基台
３Ｂと微動ステージ２Ｂとの間に装備され，基台３Ｂに
対する微動ステージ２Ｂの傾斜動作を自在に案内するガ
イド機構４Ｂと、微動ステージ２Ｂの傾斜動作を付勢す
る微動位置決め機構５Ｂとを備えている。

【０１３６】微動ステージ２Ｂは、上部に平滑面を備え
る円板状を成し、位置決めを行う対象物がこの平滑面上
に載置され固定される。図示は省略したが、かかる平滑
面上には、位置決めを行う対象物を固定するための治具
を装着するためのネジ穴が複数設けられている。この微
動ステージ２Ｂは、ガイド機構である回転式の軸受け４
Ｂと後述する微動位置決め機構５Ｂの従動プーリ５０Ｂ
を介して基台３Ｂに回転自在に装備されている。

【０１３７】また、この微動ステージ２Ｂは、その形状
における中心軸と従動プーリ５０Ｂの中心軸とが同一軸
上となるように当該従動プーリ５０Ｂに接続されてお
り、これにより、微動ステージ２Ｂは、その中心を軸と
して回転し、所定角度に位置決めされる。さらに、その
外周面には、図示を省略した角度表示目盛りが記されて
いる。

【０１３８】基台３Ｂは、箱状を呈しており、当該基台
３Ｂが置かれる載置面に対して垂直となる支持軸３１Ｂ
が内部中央に立設されている。この支持軸３１Ｂに上述
した軸受け４Ｂを介して従動プーリ５０Ｂが装備され
る。従って、微動ステージ２Ｂは、基台３Ｂを水平面上
に設置した場合に、垂直方向を中心として回転動作が行
われる。また、同様に、基台３Ｂの内部には、後述する
微動位置決め機構５Ｂのプーリ５１Ｂａ，５１Ｂｂをそ
れぞれ軸受けを介して回転自在に支持する支持軸３２
Ｂ，３３Ｂが、支持軸３１Ｂと同方向で立設されてい
る。

【０１３９】上記微動位置決め機構５Ｂは、二つのプー
リ５１Ｂａ，５１Ｂｂと、これらのプーリ５１Ｂａ，５
１Ｂｂに同時に張設され，微動ステージ２Ｂに回転動作
を行う駆動力を伝達する動力伝達ベルト５２Ｂと、各プ
ーリ５１Ｂａ，５１Ｂｂの間に張設されて直線状を成す
部位に沿って動力伝達ベルト５２Ｂに搬送動作を付勢す
る搬送付勢手段５３と、微動ステージ２Ｂと連結されて
一体的に回転動作を行うと共に動力伝達ベルト５２Ｂに
押圧接触する従動プーリ５０Ｂを備えている。

【０１４０】上述した各プーリ５１Ｂａ，５１Ｂｂは、
基台３Ｂの内部において、当該基台３Ｂを水平面上に置
いた場合に、いずれも回転軸を垂直方向に向けた状態で
回転自在に装備されている。これらプーリ５１Ｂａ，５
１Ｂｂ間に張設される動力伝達ベルト５２Ｂは、可撓性
を有する素材（ゴム、合成樹脂）から形成されている。
かかる動力伝達ベルト５２Ｂは、いわゆる歯付きベルト
であり、外面（プーリ５１Ｂａ，５１Ｂｂと接しない
面）を一周して均一のピッチで無数の歯がその搬送方向
に沿って設けられている。

【０１４１】前述した従動プーリ５０Ｂは、その配設位
置（支持軸３１Ｂの位置）が、プーリ５１Ｂａ，５１Ｂ
ｂに張設された動力伝達ベルト５２Ｂの当該プーリ５１
Ｂａ，５１Ｂｂの間となる部分に、当該動力伝達ベルト
５２Ｂの外側から内側に向かって押圧接触するように設
定されている。また、前述したように、その上面部が、
止めネジ（図示略）を介して微動ステージ２Ｂと同心で
固定連結され、基台３Ｂの支持軸３１Ｂに軸受け４Ｂを
介して装備されている。このため、微動ステージ２Ｂと
従動プーリ５０Ｂとは、基台３Ｂに対して垂直方向を軸
として回転自在に支持される。

【０１４２】さらに、従動プーリ５０Ｂは、動力伝達ベ
ルト５２Ｂに押圧接触するその外周面に、動力伝達ベル
ト５２Ｂと均一のピッチで歯が形成されており、当該動
力伝達ベルト５２Ｂと互いの歯が噛み合った状態で係合
している。従って、動力伝達ベルト５２Ｂが搬送付勢手
段５３により搬送されると、従動プーリ５０Ｂに回転力
が伝達される。このとき、動力伝達ベルト５２Ｂに従動
プーリ５０Ｂが常時押圧接触しているため、互いの歯の
間において、バックラッシュの発生が有効に抑制され
る。

【０１４３】搬送付勢手段５３については、前述した微
動位置決めステージ装置１０と同一のものが使用され
る。

【０１４４】ここで、動力伝達ベルト５２Ｂには、プー
リ５１Ｂａとプーリ５１Ｂｂとの間となる部分の一方
に、搬送付勢手段５３の従動体５９がボルト締めで固定
装備され、プーリ５１Ｂａとプーリ５１Ｂｂとの間とな
る部分の他方に、従動プーリ５０Ｂが押圧接触してい
る。このため、従動体５９が搬送付勢手段５３により主
動軸５７に沿って移動すると、動力伝達ベルト５２Ｂが
搬送され、従動プーリ５０Ｂを介して微動ステージ２Ｂ
は、回転動作が付勢される。

【０１４５】上記構成から成る微動位置決めステージ装
置１０Ｂの動作を説明する。使用に際しては、基台３Ｂ
を水平面上に置き、微動ステージ２Ｂ上には位置決めを
行う対象物が固定される。

【０１４６】ここで、図示はされていないが、この微動
位置決めステージ装置１０Ｂも、ステッピングモータ５
４の制御回路を備えている。かかる制御回路は、外部の
上位装置（例えば、パーソナルコンピュータ）との接続
が可能であり、この上位装置からの動作信号により、微
動位置決めステージ装置１０Ｂの微動ステージ２Ｂの回
転角度の位置決めが行われる。

【０１４７】従動体５９の移動変移量が動力伝達ベルト
５２Ｂを介して従動プーリ５０Ｂの回転変移量として伝
達されるため、従動体５９が主動軸５７に沿って移動す
ると、その移動量と比例する一定の角度で微動位置決め
ステージ２Ｂが回転する。

【０１４８】ここで、主動軸５７に設けられた螺旋溝の
１ピッチ幅をｍ，従動プーリ５０Ｂのピッチ半径をｒ
1，ステッピングモータ５４がｎ回のパルス電力を受け
て１回転するものとし、上位装置から微動位置決めステ
ージ２Ｂの回転角度をα2[rad]とする動作信号の入力を
受けると、制御回路では、次式（５）に表されるＮ2回
のパルス電力をステッピングモータ５４に与える。

【０１４９】Ｎ＝ｎ・ｒ1・α2／ｍ …（５）

【０１５０】これにより、ステッピングモータ５４は、
角度２π・Ｎ／ｎだけ回転駆動を行い、主動軸５７も同
様に回転する。かかる主動軸５７の回転により、当該主
動軸５７に沿って従動体５９は、距離Ｎ・ｍ／ｎだけ移
動する。これにより、動力伝達ベルト５２Ｂの搬送が行
われ、従動プーリ５０Ｂは、動力伝達ベルト５２の搬送
距離と同距離だけピッチ円に沿って回転する。

【０１５１】このとき、従動プーリ５０Ｂの回転角度と
回転距離との間には、α2・ｒ１＝Ｎ・ｍ／ｎの関係が
成り立ち、Ｎが上式（５）を満たせば、微動ステージ２
Ｂは、その回転角度が所期の角度α2に位置決めされ
る。

【０１５２】以上のように、第３実施形態たる微動位置
決めステージ装置１０Ｂでは、動力伝達ベルト５２Ｂに
従動プーリ５０Ｂを押圧接触させて配置することによ
り、従来のバックラッシュの影響を除去し、さらに、微
動位置決めステージ装置１０と同様にして、搬送付勢手
段５３の付勢する移動量をそのまま従動プーリ５０Ｂに
伝達し、搬送付勢手段５３としてボールネジ機構やリニ
アモータ機構等の精度の高い直動機構を採用することが
できる。従って、微動ステージ２Ｂの回転角度を高い精
度で位置決めすることが可能となる。

【０１５３】また、搬送付勢手段５３から加えられる移
動変移量と同一の移動変移量が従動プーリ５０Ｂのピッ
チ円に沿う方向で変移を生じ、これにより従動プーリ５
０Ｂと微動ステージ２Ｂとが同時に回転するため、高い
精度で微動ステージ２Ｂに対して回転角度の位置決めを
行うことが可能となる。

【０１５４】（第４の実施形態） 本発明の第４の実施形態を図１０に基づいて説明する。
図１０は、加工作業，搬送作業等に用いられる作業用ア
ーム装置１０Ｃの一部切り欠いた構造説明図を示す（図
１０では、内部構造説明のため、基台３Ｃの蓋の図示を
省略している）。ここで、前述した微動位置決めステー
ジ装置１０と同一の構成となる部分については同一の符
号を付して重複する説明は省略するものとする。

【０１５５】この作業用アーム装置１０Ｃは、先端部に
作業用マニピュレータ２１Ｃを有するアーム部材２Ｃ
と、このアーム部材２Ｃの後端部を回動自在に支持する
基台３Ｃと、アーム部材２Ｃの回動動作を付勢する微動
位置決め機構５Ｃとを備えている。

【０１５６】アーム部材２Ｃの先端部に装備された作業
用マニピュレータ２１Ｃは、対を成す二つの爪２２Ｃの
先端が互いに接離して搬送、加工の対象物を掴む機能を
有するものあるが、これは一例であり、作業用アーム装
置１０Ｃを使用する目的に応じた機構を装備しても良
い。

【０１５７】また、アーム部材２Ｃの後端部は、後述す
る微動位置決め機構５Ｃの基台３に回転自在に装備され
たプーリの一つと固定連結され、作業用マニピュレータ
２１Ｃを回動端部として回動を自在としている。

【０１５８】基台３Ｃは、箱状を呈しており、内部に
は、後述する微動位置決め機構５Ｃの二つのプーリ５１
Ｃａ，５１Ｃｂをそれぞれ軸受け４１Ｃ，４２Ｃを介し
て回転自在に支持する支持軸３１Ｃ，３２Ｃが互いに平
行に立設されている。

【０１５９】微動位置決め機構５Ｃは、二つのプーリ５
１Ｃａ，５１Ｃｂと、これらのプーリ５１Ｃａ，５１Ｃ
ｂに張設され，アーム部材２Ｃに回動動作を行う駆動力
を伝達する動力伝達ベルト５２と二つのプーリ５１Ｃ
ａ，５１Ｃｂに同時に外接する直線に沿って動力伝達ベ
ルト５２に搬送動作を付勢する搬送付勢手段５３とを備
えている。

【０１６０】上述の各プーリ５１Ｃａ，５１Ｃｂは、前
述したように、支持軸３１Ｃ，３２Ｃにそれぞれ軸受け
４１Ｃ，４２Ｃを介して支持されている。一方のプーリ
５１Ｃａは、他方のプーリ５１Ｃｂよりも外径が大きく
設定されており、また、その外周面上の一点で動力伝達
ベルト５２とボルトにより固定されている。また、この
プーリ５１Ｃａの中心軸方向における一端面が、アーム
部材２Ｃの後端部とその回転中心と当該アーム部材２Ｃ
の回動動作の中心とを同一軸上に配した状態でネジによ
り連結されている。従って、搬送付勢手段５３により動
力伝達ベルト５２が搬送されると、プーリ５１Ｃａと共
にアーム部材２Ｃが回動する。

【０１６１】動力伝達ベルト５２及び搬送付勢手段５３
については、前述した微動位置決めステージ装置１０と
同一のものが使用される。従って、動力伝達ベルト５２
のプーリ５１Ｃａとプーリ５１Ｃｂとの間となる部分
に、搬送付勢手段５３の従動体５９がボルト締めで固定
装備され、プーリ５１Ｃａの動力伝達ベルト５２と接触
領域の一点においてボルト締めにより当該動力伝達ベル
ト５２とが固定連結されている。このため、従動体５９
が搬送付勢手段５３により主動軸５７に沿って移動する
と、動力伝達ベルト５２が搬送され、プーリ５１Ｃａに
は、滑りにより狂いも生じることなく回転動作が付勢さ
れる。同時に、プーリ５１Ｃａと同じ回転角度でアーム
部材２Ｃが回動する。

【０１６２】従って、従動体５９が精度の高い移動を行
えば、アーム部材２Ｃの先端に位置する作業用マニピュ
レータ２１Ｃをその回動角度について正確に位置決めす
ることが可能である。

【０１６３】このように、この第４の実施形態では、前
述した微動位置決めステージ装置１０と同様にして、従
来生じていたバックラッシュの影響を排除すると共に、
ボールネジ機構やリニアモータ等のような高い移動精度
で直線移動を付勢する機構の利用が可能となるため、所
期の回動角度でアーム部材２Ｃの回動を付勢することが
でき、高い精度で作業用マニピュレータ２１Ｃの位置決
めを行い得る作業用アーム装置１０Ｃを提供することが
可能となる。

【０１６４】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、搬送付勢手段
が動力伝達ベルトを介して可動部材に位置決めの運動を
行う駆動力を付勢するため、従来の歯車伝達機構で生じ
ていたバックラッシュの影響を排除し、可動部材の位置
決めを精度良く行うことが可能である。

【０１６５】また、プーリを複数有する構成のため、各
プーリの外径の設定又は各プーリの配置により、隣接す
るプーリ間で動力伝達ベルトが搬送される方向を自在に
設定することができ、搬送付勢手段による動力伝達ベル
トの搬送方向と可動部材の移動移動動作を付勢する方向
とがいかなる角度で交差する場合でも、従来のように各
種歯車機構を複数併用することなく、容易に対応するこ
とが可能である。

【０１６６】さらに、隣接する二つのプーリ間に張設さ
れて直線状を成す部位に沿って動力伝達ベルトに搬送動
作を付勢する構成のため、搬送付勢手段として、高い移
動精度で直線移動を付勢する、例えば、ボールネジ機構
やリニアモータを使用することができ、可動部材をより
高い精度で位置決めすることが可能である。

【０１６７】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明と同様の効果を有すると共に、搬送付勢手段が動力
伝達ベルトに固定装備された固定部材を介して、同様に
動力伝達ベルトに固定装備された可動部材に対して移動
動作の付勢を行うため、搬送付勢手段による搬送変移量
がそのまま可動部材の移動変移量となり、可動部材を所
期の位置に位置決めすることができ、さらなる精度の向
上を図ることが可能となる。

【０１６８】請求項３又は４記載の発明では、請求項１
又は２記載の発明と同様の効果を有すると共に、動力伝
達ベルトを、可撓性を有しつつ伸縮性の小さい素材又は
そのような性質を備える金属としたため、動力伝達ベル
トの伸縮の影響を抑制し、より精度の高い位置決めを行
うことが可能である。

【０１６９】請求項５記載の発明では、上記各構成と同
様の効果を有すると共に、テンションローラを備えるた
め動力伝達ベルトの弛みの発生を防止し、可動部材の位
置決め精度のさらなる向上を図ることが可能となる。

【０１７０】請求項６記載の発明では、請求項１記載の
発明と同様の効果を有すると共に、従動プーリが動力伝
達ベルトに押圧接触しているため、これらの間で生じる
バックラッシュの発生が有効に防止され、搬送付勢手段
から加えられる変移量と可動部材の変移量とがほぼ同一
となり、可動部材の位置決めを高い精度で行うことが可
能となる。

【０１７１】請求項７記載の発明では、請求項１記載の
発明の構成と同様の理由により、微動位置決めステージ
を高い精度で位置決めすることができるため、かかる高
精度の位置決めの要求に充分に応え得る微動位置決めス
テージ装置を提供することが可能となる。

【０１７２】また、請求項１記載の発明の構成と同様に
して、搬送付勢手段による動力伝達ベルトの搬送方向と
微動ステージの移動を付勢する方向とを自在に設定する
ことができ、設計の自由度を高められるため、生産性の
高い微動位置決めステージ装置を提供することが可能と
なる。

【０１７３】請求項８記載の発明では、請求項２記載の
発明の構成と同様にして、微動ステージを所期の位置に
位置決めすることができ、さらなる位置決め精度の高い
微動位置決めステージ装置を提供することが可能とな
る。

【０１７４】請求項９記載の発明では、請求項８記載の
発明と同様の効果を有すると共に、三つのプーリを直角
三角形の各頂点に配置し、動力伝達ベルトにおける互い
に直交する二辺に該当する位置に微動ステージと固定部
材とをそれぞれ固定装備したため、搬送付勢手段の搬送
方向と微動ステージの位置決め方向とが直交する場合に
好適な微動位置決めステージ装置を提供することができ
る。

【０１７５】請求項１０記載の発明では、請求項８記載
の発明と同様の効果を有すると共に、搬送付勢手段から
加えられる移動変移量と同一の移動変移量が周面に沿う
方向で微動ステージに伝達されるため、高い精度で微動
ステージに対して傾斜動作を行い得る微動位置決めステ
ージ装置を提供することが可能となる。

【０１７６】請求項１１記載の発明では、請求項１０記
載の発明と同様の効果を有すると共に、微動ステージの
周面を隣接する二つのプーリに動力伝達ベルトを介して
同時に外接させているため、かかる外接状態を維持する
限り、動力伝達ベルトの張力による微動ステージへの反
力の影響を排除し、より精度の高い位置決めを行い得る
微動位置決めステージ装置を提供することが可能であ
る。

【０１７７】請求項１２又は１３記載の発明では、請求
項７，８，９，１０又は１１記載の発明と同様の効果を
有すると共に、動力伝達ベルトを、可撓性を有しつつ伸
縮性の小さい素材又はそのような性質を備える金属とし
たため、動力伝達ベルトの伸縮の影響を抑制し、より精
度の高い位置決めを行い得る微動位置決めステージ装置
を提供することが可能である。

【０１７８】請求項１４記載の発明では、上記各構成と
同様の効果を有すると共に、テンションローラを備える
ため動力伝達ベルトの弛みの発生を防止し、微動ステー
ジの位置決め精度がより高い微動位置決めステージ装置
を提供することが可能である。

【０１７９】請求項１５記載の発明では、請求項７記載
の発明と同様の効果を有すると共に、従動プーリが動力
伝達ベルトに押圧接触しているため、これらの間で生じ
るバックラッシュの発生が有効に防止され、搬送付勢手
段から加えられる変移量と可動部材の変移量とがほぼ同
一となり、微動ステージの位置決めを高い精度で行い得
る微動位置決めステージ装置を提供することが可能であ
る。

【０１８０】請求項１６記載の発明では、請求項１記載
の発明と同様にして、従来生じていたバックラッシュの
影響を排除すると共に、ボールネジ機構やリニアモータ
等のような高い移動精度で直線移動を付勢する機構の利
用が可能となるため、所期の回動角度でアーム部材の回
動を付勢することができ、高い精度で作業用マニピュレ
ータの位置決めを行い得る作業用アーム装置を提供する
ことが可能となる。

【０１８１】本発明は以上のように構成され機能するの
で、これによると、従来にない優れた微動位置決め機
構，微動位置決めステージ装置及び作業用アーム装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す断面図である。

【図２】プーリの大小と動力伝達ベルトの各部の成す角
度との関係を示す説明図である。

【図３】図１に示す微動位置決めステージ装置にテンシ
ョンローラ機構を装備した例を示す断面図である。

【図４】微動位置決めステージ装置の搬送付勢手段が手
動である例を示す断面図である。

【図５】本発明の第２の実施形態を示す断面図である。

【図６】図５で開示したガイドレールの配設状態を示す
説明図である。

【図７】図５で開示したガイドレールの分解斜視図であ
る。

【図８】本発明の第３の実施形態を示す正面図である。

【図９】本発明の第３の実施形態を示す一部省略し一部
切り欠いた説明図である。

【図１０】本発明の第４の実施形態を示す一部省略し一
部切り欠いた説明図である。

【図１１】従来例を示す断面図である。

【図１２】他の従来例を示す一部省略し一部切り欠いた
平面図である。

【図１３】さらに他の従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

２，２Ａ，２Ｂ 微動ステージ ２４ 可動部材 ２２Ａ 周面 ２Ｃ アーム部材 ２１Ｃ 作業用マニピュレータ ３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 基台 ４，４Ａ ガイドレール（ガイド機構） ４Ｂ 軸受け（ガイド機構） ５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ 微動位置決め機構 ５１Ａａ，５１Ａｂ，５１Ｂａ，５１Ｂｂ，５１Ｃａ，
５１Ｃｂ プーリ ５２，５２Ｂ 動力伝達ベルト ５３ 搬送付勢手段 ５９ 従動体（固定部材） ６１ テンションローラ

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定方向の運動を行い位置決めされる可
   動部材と、 少なくとも二以上のプーリと、 これらのプーリに張設され，前記可動部材に前記運動を
   付勢する無端環状の動力伝達ベルトと、 前記各プーリの内，互いに隣接する二つのプーリ間に張
   設されて直線状を成す部位に沿って前記動力伝達ベルト
   に搬送動作を付勢する搬送付勢手段と、 を備えることを特徴とする微動位置決め機構。
2. 【請求項２】 所定方向の運動を行い位置決めされる可
   動部材と、 少なくとも二以上のプーリと、 これらのプーリに張設され，前記可動部材に前記運動を
   付勢する動力伝達ベルトと、 前記各プーリの内，互いに隣接する二つのプーリに同時
   に外接する直線に沿って前記動力伝達ベルトに搬送動作
   を付勢する搬送付勢手段と、を備え、 前記搬送付勢手段が前記動力伝達ベルトに固定装備され
   た固定部材を介して前記搬送動作を付勢すると共に、 前記可動部材も前記動力伝達ベルトに固定装備され、 前記固定部材が、前記各プーリのいずれかの間に位置に
   するときに、 前記可動部材は、前記各プーリの他の間に位置する配置
   としたことを特徴とする微動位置決め機構。
3. 【請求項３】 前記動力伝達ベルトは、可撓性を有しつ
   つ伸縮性の小さい素材であることを特徴とする請求項１
   又は２記載の微動位置決め機構。
4. 【請求項４】 前記動力伝達ベルトは、金属であること
   を特徴とする請求項３記載の微動位置決め機構。
5. 【請求項５】 前記動力伝達ベルトにその外側から内側
   に又はその内側から外側に向かって押圧接触するテンシ
   ョンローラを備えることを特徴とする請求項１，２，３
   又は４記載の微動位置決め機構。
6. 【請求項６】 前記動力伝達ベルトの外側面にその搬送
   方向に渡って均一のピッチで無数の歯が形成され、 前記搬送付勢手段が、前記動力伝達ベルトに固定装備さ
   れた固定部材を介して搬送動作を付勢すると共に、前記
   動力伝達ベルトの歯に対応するピッチで歯を備える従動
   プーリを有し、 この従動プーリが、前記可動部材と固定連結されると共
   に、前記各プーリのいずれかの間で、前記動力伝達ベル
   トにその外側から内側に向かって押圧接触することを特
   徴とする請求項１記載の微動位置決め機構。
7. 【請求項７】 所定方向の運動を行い位置決めされる微
   動ステージと、 この微動ステージを支持する基台と、 この基台と前記微動ステージとの間に装備され，前記基
   台に対する前記微動ステージの一定方向の運動を自在に
   案内するガイド機構と、 前記微動ステージの一定方向の運動を付勢する微動位置
   決め機構と、を備え、 この微動位置決め機構が、 少なくとも二以上のプーリと、 これらのプーリに張設され，前記微動ステージに前記運
   動を付勢する無端環状の動力伝達ベルトと、 前記各プーリの内，互いに隣接する二つのプーリ間に張
   設されて直線状を成す部位に沿って前記動力伝達ベルト
   に搬送動作を付勢する搬送付勢手段と、 を備えることを特徴とする微動位置決めステージ装置。
8. 【請求項８】 所定方向の運動を行い位置決めされる微
   動ステージと、 この微動ステージを支持する基台と、 この基台と前記微動ステージとの間に装備され，前記基
   台に対する前記微動ステージの一定方向の運動を自在に
   案内するガイド機構と、 前記微動ステージの一定方向の運動を付勢する微動位置
   決め機構と、を備え、この微動位置決め機構が、 少なくとも二以上のプーリと、 これらのプーリに張設され，前記微動ステージに前記運
   動を付勢する動力伝達ベルトと、 前記各プーリの内，互いに隣接する二つのプーリに同時
   に外接する直線に沿って前記動力伝達ベルトに搬送動作
   を付勢する搬送付勢手段と、を備え、 前記搬送付勢手段が前記動力伝達ベルトに固定装備され
   た固定部材を介して搬送動作を付勢すると共に、 前記微動ステージも前記動力伝達ベルトに連結され、 前記固定部材が、前記各プーリのいずれかの間に位置に
   するときに、 前記微動ステージを、前記各プーリの他の間となる位置
   で前記動力伝達ベルトに連結したことを特徴とする微動
   位置決めステージ装置。
9. 【請求項９】 前記微動位置決め機構は、直角三角形の
   各頂点に回転中心が位置する少なくとも三つのプーリを
   有し、 前記固定部材が、前記直角三角形の互いに直交する二辺
   の内の一方の辺の両端に位置する二つの前記プーリの間
   に位置にするときに、 前記微動ステージは、前記直角三角形の互いに直交する
   二辺の内の他方の辺の両端に位置する二つの前記プーリ
   の間に位置する配置としたことを特徴とする請求項８記
   載の微動位置決めステージ装置。
10. 【請求項１０】 前記微動ステージは、当該微動ステー
    ジが運動を行う方向に沿った，円筒物の外周面の一部か
    らなる周面を有すると共に、 前記ガイド機構が前記周面に沿って前記微動ステージの
    移動を案内し、 前記周面の一部を、隣接する二つの前記プーリの間とな
    る位置で，前記動力伝達ベルトにその搬送方向に沿った
    一定長さに渡って押圧接触させると共にかかる接触領域
    の一部で連結したことを特徴とする請求項８記載の微動
    位置決めステージ装置。
11. 【請求項１１】 前記微動ステージを、その前記周面
    が、前記隣接する二つのプーリに前記動力伝達ベルトを
    介して同時に外接する配置としたことを特徴とする請求
    項１０記載の微動位置決めステージ装置。
12. 【請求項１２】 前記動力伝達ベルトは、可撓性を有し
    つつ伸縮性の小さい素材であることを特徴とする請求項
    ７，８，９，１０又は１１記載の微動位置決めステージ
    装置。
13. 【請求項１３】 前記動力伝達ベルトは、金属であるこ
    とを特徴とする請求項１２記載の微動位置決めステージ
    装置。
14. 【請求項１４】 前記微動位置決め機構は、前記動力伝
    達ベルトにその外側から内側に又はその内側から外側に
    向かって押圧接触するテンションローラを有することを
    特徴とする請求項７，８，９，１０，１１，１２又は１
    ３記載の微動位置決めステージ装置。
15. 【請求項１５】 前記動力伝達ベルトの外側面にその搬
    送方向に渡って均一のピッチで無数の歯を形成し、 前記微動位置決め機構が、前記動力伝達ベルトに固定装
    備された固定部材を介して搬送動作の付勢を行うと共
    に、前記動力伝達ベルトの歯に対応するピッチで歯が形
    成された従動プーリを備え、 この従動プーリが、前記微動ステージに固定連結される
    と共に、前記各プーリのいずれかの間で、前記動力伝達
    ベルトにその外側から内側に向かって押圧接触する配置
    としたことを特徴とする請求項７記載の微動位置決めス
    テージ装置。
16. 【請求項１６】 先端部に作業用マニピュレータを有す
    るアーム部材と、 このアーム部材の後端部を回動自在に支持する基台と、 前記アーム部材の回動により前記作業用マニピュレータ
    の位置決めを行う微動位置決め機構と、を備え、 この微動位置決め機構が、 少なくとも二以上のプーリと、 これらのプーリに張設され，前記アーム部材に回動動作
    を付勢する動力伝達ベルトと、 前記各プーリの内，互いに隣接する二つのプーリに同時
    に外接する直線に沿って前記動力伝達ベルトに搬送動作
    を付勢する搬送付勢手段と、を備え前記各プーリの内の
    一つを、その回転中心と前記アーム部材の回動動作の中
    心とを同一軸上に配した状態で当該アーム部材と連結す
    ると共に、このプーリの前記動力伝達ベルトとの接触面
    の一部を当該動力伝達ベルトに固定したことを特徴とす
    る作業用アーム装置。